snelheid licht van andere sterrenstelsels gemeten?

[OOOVincentOOO]

de, dus moet je een idee hebben hoe groot een meter daar is. hoe kom je erachter hoe groot zo'n object is?

Ik ben geen specialist. Maar wiki is zeer uitgebreid over M87. Ook over jets die relativistisch bewegen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Messier_87

Met hier verschillende methoden hoe de afstand bepaald is:
https://en.wikipedia.org/wiki/Messier_87#Properties

Ik hoop niet het topic the vervuilen hiermee.

[zoeff]

@Xilvo: Excuus, Michel schrijft wèl dat die quasar door maanbedekking werd ontdekt. Dat is niet waar...

Dát het een quasar moest zijn is vastgesteld a.d.h.v. een Maanoccultatie. Semantiek.

Weet je ook waarom men door de Maanoccultatie "zag" dat het om een quasar/sterrenstelsel ging?

[Michel Uphoff]

CSIRO: During 1962 a series of lunar occultations of the strong radio source 3C273 were observed by Hazard, Mackey and Shimmins (1963, Nature, 197, 1037) with the newly completed Parkes radio telescope. Analysis of these observations by Hazard gave the position of the two components, A and B, of 3C273 with sub-arcsecond precision. Most importantly the position was given in the optical reference frame, which allowed a unique identification of the optical counterpart. Such arc-second precision had not been achieved previously. It was soon found (Schmidt 1963, Nature, 197, 1040) that component B was coincident with a bright 13th magnitude stellar object, while component A coincided with a faint wisp or jet which ends 20" from B. Schmidt's spectrum of the bright 'star' with the 200-inch telescope found that the only explanation involved a redshift of 0.158 which allowed identification of the Balmer lines of Hydrogen, in addition to emission lines of MgII 2798 and [OIII] 5007. Now with two similar stellar-like objects, 3C48 and 3C273, the possibility of a chance-identification was vanishingly small. These new objects were called "quasars", and the remainder of 1963 saw a dramatic change in our understanding of the Universe.

Wat je even moet weten dat zeker toentertijd de positiebepaling van radiobronnen zeer onnauwkeurig was (vanwege de grote golflengte). De bepaling kon maar tot op een halve graad of zelfs nog minder nauwkeurig, en in zo'n groot gebied zitten enorm veel objecten en dus optische kandidaten voor de radiobron. De precisie door de occultatie door de maanrand vast te stellen lag echter rond een tiende boogseconde. De maanrand doet er ~0,2 seconde over om die hoekafstand af te leggen. Het licht doet met ~1,3 seconden ongeveer 6 keer zo lang over de reis Maan-Aarde. Was het duidelijk roodverschoven licht van de quasar meetbaar trager (of sneller) geweest dan het licht van de maanrand of nabije sterren dan was dat natuurlijk opgevallen, want dan zou er geen of een andere optische bron aan de radiobron zijn toegewezen. De positie van de radiobron werd immers bepaald door zijn wegvallende straling die langs de maanrand scheerde en dus door de maanpositie, terwijl dat voor de optische bron absoluut niet nodig was. Die was gewoon met een forse telescoop waarneembaar. Door zo de zeer krachtige radiostraling optisch te identificeren, en op basis van de roodverschuiving de afstand te bepalen kon men niets anders dan concluderen dat het hier op 2 miljard lichtjaar afstand om een wel zeer extreem krachtig stralend object moest gaan; een quasar. Dit is overigens nog enige tientallen jaren door flink wat wetenschappers in twijfel getrokken, maar uiteindelijk moesten ook de grootste sceptici het hoofd buigen. Inmiddels zijn quasars vrij 'gewoon'.

Meer in deze bijlage:

Fifty_Years_of_Quasars_v2.3.pdf

(189.92 KiB) 101 keer gedownload

[zoeff]

Corrigeer mij a.u.b. waar ik fout ga, maar ik zie het volgende voor me: een optische bron is, als het een sterrenstelsel betreft, een “vlekje” i.p.v. nagenoeg een punt als het gaat om een ster uit ons sterrenstelsel. Het reusachtige sterrenstelsel 3C273 heeft een diameter van 30 boogseconden. (Dat is een minuut vanaf aanvang tot volledige bedekking door de maan). Als de positie van de sterke radiobron op minder dan een boogseconde nauwkeurig bepaald kon worden (ik lees nergens in je aangehaalde tekst dat het om een tiende boogseconde gaat), dan zou dat betekenen dat de verantwoordelijke radiobron zeer klein is t.o.v. de optische bron van het sterrenstelsel en dat deze bron ergens midden in de pannenkoek van een optische bron ligt, waardoor deze twee aan elkaar gelinkt konden worden. Het zou ook betekenen dat er geen optische tegenhanger is met een diameter die klein genoeg is om verschillen van tienden van boogseconden met bekende sterren mee vast te kunnen stellen.

[Michel Uphoff]

Het gaat natuurlijk om de quasar; het materie vretende zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel. Die quasar 3c273B is minuscuul in verhouding tot het hele stelsel dat volledig overstraald wordt door de quasar. Het heet niet voor niets een Quasi Stellar radio source, een sterachtige (vrijwel) puntbron maar extreem fel stralend, vooral in het radiogebied. Om het veel omvangrijker hoststelsel te kunnen waarnemen moet de quasar dmv een coronagraaf afgedekt worden. Hier een afbeelding van de bron, gemaakt door de Hubble telescoop. Het oppervlak van de foto is ongeveer een vierkante boogminuut:

3C273B. bron: SpaceTelescope.org

Ik heb even gezocht naar de tekst die ik lang geleden las mbt de ontdekking, en ik kon hem niet vinden. Maar hier is een andere beschrijving, waarin onder meer staat:

Hazard was able to explain the 1420 MHz Component B observation by assuming that the source consists of a central bright core about 0.5 seconds-of-arc wide contributing about 80% of the total flux embedded in a halo of width of about 7 seconds-of-arc.
...
The positions obtained for the two components had an accuracy of better than 0.1 seconds-of-arc, which at that time represented the highest resolution position of any celestial object in any frequency regime, including optical. Importantly, the positions were in the optical reference frame, which allowed unique identifications of the optical counterparts to be made.

Voor verdere informatie mbt. de positiebepaling hier in de bijlage een paper uit 1971, waar de eerste metingen nagelopen worden en de coïncidentie van radiobron B en de optische bron wordt gecontroleerd en bevestigd:

accurate optical and radio positions of 3C273B.pdf

(339.08 KiB) 104 keer gedownload

[zoeff]

Het licht doet met ~1,3 seconden ongeveer 6 keer zo lang over de reis Maan-Aarde. Was het duidelijk roodverschoven licht van de quasar meetbaar trager (of sneller) geweest dan het licht van de maanrand of nabije sterren dan was dat natuurlijk opgevallen, want dan zou er geen of een andere optische bron aan de radiobron zijn toegewezen.

Het gaat natuurlijk niet om 1,3 seconden verschil, maar we zoeken naar een verschil tussen 1,3 seconden en de tijdsduur die het eventueel langzamere licht nodig heeft om van de maan naar de aarde te komen. In het geval 3C372, en als de correlatie door de snelheid van de bron zou worden veroorzaakt, zou dat een verschil van ~0,2 seconden moeten zijn, dat overeenkomt met een schijnbaar positieverschil van een tiende boogseconde. Dat er dan geen of een andere optische bron zou worden toegewezen met dit verschil van een tiende boogseconde lijkt me wat overdreven gesteld.

Na je aangereikte bronnen met meetgegevens te hebben bestudeerd lijkt het me dat er geen hard bewijs voor een positieverschil van een tiende boogseconde is vast te stellen. Dat zou betekenen dat er geen afdoende bewijs is voor het uitsluiten van variatie in lichtsnelheid op grond van metingen aan maan-occultaties van C3273.

Het lijkt me dat er ook planeet-occultaties van quasars moeten zijn waar te nemen, die grotere schijnbare positieverschillen zouden moeten veroorzaken. Ik heb gezocht, maar niets kunnen vinden.

[Michel Uphoff]

dat er geen afdoende bewijs is voor het uitsluiten van variatie in lichtsnelheid

Dat hangt af van de grootte van de afwijking van de lichtsnelheid, ik schreef daarom "meetbaar trager (of sneller)". Zolang die niet of niet voldoende nauwkeurig kan worden vastgesteld, kan ik met deze gegevens jou niet overtuigen. Maar ik meen wel te mogen concluderen dat je akkoord bent met de methode.

Er is dus nood aan een nauwkeuriger meting, en die is er.

Redelijk recent ook nog, want in 2017 bepaalden wetenschappers de diameter van de planetoïde Palma door middel van de bedekking van een ver radiostelsel. Details vind je in attached paper, waaruit deze quotes:

The occultation of the radio galaxy 0141+268 by the asteroid (372) Palma on 2017 May 15 was observed using six antennas of the Very Long Baseline Array (VLBA).
...
The effective diameter obtained for Palma, 192.1 ± 4.8 km, is in excellent agreement with recent estimates from thermal modeling of mid-infrared photometry.

Afstand Palma-Aarde was ten tijde van de waarneming in 2017 ongeveer 500 miljoen kilometer (3,436 au), oftewel zo'n 1700 lichtseconden. Palma heeft een diameter van ongeveer 80 milliboogseconden, reist met ongeveer 17 kilometer per seconde rond de Zon en is ruwweg 200 km in diameter. De maximale occultatieduur van een puntbron is dus ongeveer 12 seconden. En gezien de errorbar van ruwweg ±5 km voor de diameter, is de precisie van de timing rond de ±0,3 seconden en dat wordt dacht ik ook in het bijgesloten paper genoemd. Een groter verschil van aankomsttijdstippen tussen licht van de randen van Palma en het licht van de quasar zou dan verdacht zijn.

De afstand tot de quasar met een schijnbare diameter van ongeveer 3 milliboogseconden (dus vrijwel een puntbron) is niet bekend omdat de roodverschuiving niet gemeten is. Geschat wordt rond de 4,6 miljard lichtjaar, en daarbij hoort dan een roodverschuiving Z = 0,45. Afhankelijk van de tuning van het LCDM model is dit 0,4 c per seconde recessiesnelheid (zie grafiek). Stel dat het verre licht van de quasar met 0,6 c reizen zou en zo de gemeten roodverschuiving verklaren zou in plaats van de aanvaarde kosmologische expansie, dan geeft dat een timingprobleem van dik 1000 seconden.

Bron: Davis en Lineweaver

Het is volstrekt duidelijk dat een geringe afwijking van de lichtsnelheid opgevallen was in dit geval, er was een precisie van ±0,3 seconden op een reisduur van 1700 seconden, dat is ongeveer 0,04%. De afwijking van de lichtsnelheid van dit toch redelijk verre object zou daar onder moeten liggen om niet op te vallen, c.q. deze observatie vereist een lichtsnelheid die op minimaal 99,96c ligt.

Overigens zijn er meer papers van bedekkingen van quasars en sterren door wat verder liggende objecten als planetoïden te vinden op internet. De bedekking van een radiostelsel door de planetoïde Thyra bijvoorbeeld.

RADIO INTERFEROMETRIC OBSERVATION OF AN ASTEROID OCCULTATION.pdf

(2.07 MiB) 238 keer gedownload